Nghiên cứu hiệu quả xử lý chất ô nhiễm hữu cơ trong nước thải giết mổ lợn bằng công nghệ bể sinh học kết hợp màng lọc có khí nâng (gaslift MBR)

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
--------------------------

VŨ TIẾN NHIÊN

NGHIÊN CỨU HIỆU QUẢ XỬ LÝ CHẤT Ô NHIỄM HỮU CƠ TRONG
NƢỚC THẢI GIẾT MỔ LỢN BẰNG CÔNG NGHỆ BỂ SINH HỌC
KẾT HỢP MÀNG LỌC CÓ KHÍ NÂNG (GASLIFT-MBR)

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội – 2017


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
--------------------------

VŨ TIẾN NHIÊN

NGHIÊN CỨU HIỆU QUẢ XỬ LÝ CHẤT Ô NHIỄM HỮU CƠ TRONG
NƢỚC THẢI GIẾT MỔ LỢN BẰNG CÔNG NGHỆ BỂ SINH HỌC
KẾT HỢP MÀNG LỌC CÓ KHÍ NÂNG (GASLIFT-MBR)

Chuyên ngành
Mã Số

: Hóa Môi trường
: 60440120

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
Người hướng dẫn khoa học:
PGS. TS. Đỗ Quang Trung
TS. Bạch Quang Dũng

Hà Nội – 2017


LỜI CẢM ƠN
Em xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Đỗ Quang Trung
và TS. Bạch Quang Dũng, đã giao đề tài và đã trực tiếp hướng dẫn em trong suốt
quá trình thực hiện luận văn này.
Em xin chân thành cảm ơn tập thể các thầy cô giáo trong bộ môn Hóa Môi
trường - Khoa Hóa học, Ban giám hiệu, Phòng sau Đại học, Trường Đại học Khoa
học Tự nhiên, Đại học Quốc Gia Hà Nội đã tạo mọi điều kiện thuận lợi để em hoàn
thành luận văn này.
Em xin chân thành cảm ơn các cán bộ nghiên cứu thuộc Trung tâm Nghiên
cứu Đào tạo Việt Nam Hàn Quốc và TS. Đỗ Tiến Anh chủ nhiệm đề tài KC08/11-15
Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Biến đổi khí hậu đã tạo mọi điều kiện thuận
lợi để em hoàn thành luận văn này.
Hà Nội, tháng 11 năm 2017
Tác giả luận văn

Vũ Tiến Nhiên


AOP
BOD
T4﷽
﷽

444444444444
444444444444
444444444444
444444444444
444444444444
444444444444
444444444444
444444444444
444444444444
4444BTNMT
COD
EC
Gaslift - MBR
HRT
MBR
MF
MLSS
MLVSS
OECD
QCVN
SBR
TDS
TCVN
TN


TOC
TP
TSS
UASB

UF


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN.......................................................................................................... 3
MỞ ĐẦU.................................................................................................................. 1
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN.................................................................................. 3
1.1. Nguồn phát sinh vàcác phương pháp xử lýnước thải lòmô................................. 3
1.1.1. Nguồn phát sinh............................................................................................... 3
1.1.2. Các phương pháp xử lý nước thải giết mô....................................................... 8
1.2. Công nghê m
̣ àng loc ̣ sinh hoc ̣ kết hơp ̣ khiń âng (Gaslift-MBR) trong xử lý nước
thải.......................................................................................................................... 15
1.2.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống Gaslift-MBR.........................16
1.2.2. Ưu điểm của công nghệ Gaslift-MBR........................................................... 17
CHƢƠNG 2. THỰC NGHIỆM........................................................................... 19
2.1. Mục tiêu, phương pháp và phạm vi nghiên cứu................................................ 19
2.1.1 Mục tiêu của đề tài......................................................................................... 19
2.1.2 Phương pháp nghiên cứu................................................................................ 19
2.1.3 Phạm vi nghiên cứu........................................................................................ 19
2.2. Hóa chất và thiết bị........................................................................................... 19
2.2.1. Hóa chất........................................................................................................ 19
2.2.2. Thiết bi . ̣ ........................................................................................................ 20
2.3. Thiết kếvàlắp đăṭhê ̣thống................................................................................ 21
2.2.1. Thiết kếvàlắp đăṭhê t ̣ hống xử lýsinh hoc ̣....................................................... 21
2.2.2. Thiết kếvàlắp đăṭhê t ̣ hống màng lọc kết hợp khí nâng..................................24
2.2.3. Kết hơp ̣ hê ̣thống màng loc ̣ với hê ̣thống xử lývi sinh (Gaslift – MBR)........26
2.3. Phương pháp lấy mẫu và phân tích................................................................... 28
2.4. Tiến hành khảo sát khảnăng xử lýnước thải lòmôcủa hê t ̣ hống........................29
2.4.1. Chuẩn bị nước thải........................................................................................ 29

2.4.2. Chuẩn bi hệ v ̣ i sinh........................................................................................ 30
2.4.3. Khảo sát khả năng xử lý nước thải của hệ Gaslift - MBR.............................30
CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN....................................................... 33


3.1. Khảo sát khả năng phát triển của vi sinh.......................................................... 33
3.2. Khảo sát điều kiện tối ưu cho hê ̣Gaslift - MBR............................................... 33
3.2.1. Khảo sát điều kiện vận hành hệ màng lọc..................................................... 33
3.2.2. Hiệu quả xử lý chất hữu cơ của hệ thống Gaslift – MBR..............................40
3.2.3. Hiệu quả xử lý thành phần Nitơ của hệ thống Gaslift – MBR.......................42
KẾT LUẬN............................................................................................................ 44
TÀI LIỆU THAM KHẢO....................................................................................... 46


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Đặc tính nước thải tại một số lò giết mô trên thế giới...............................7
Bảng 1.2. Đặc tính của nước thải giết mô gia súc tại một số lò giết mô tại Việt Nam
8
Bảng 2.1 Các thiết bị phân tích chính dùng trong nghiên cứu................................. 21
3

Bảng 2.2. Thông số kỹ thuật của modul màng (UF) quy mô 1m /ngày...................24
Bảng 2.3. Bảng phân tích mẫu nước thải đầu vào................................................... 29
Bảng 3.1. Năng suất loc ̣ của màng khi chưa cấp khínâng đối với nước sach..........34
Bảng 3.2. Năng suất loc ̣ của màng khi cấp khínâng đối với nước sach...................35


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1. Quy trình giết mô gia súc và các chất thải phát sinh.................................. 4
Hình 1.2. Sơ đồ quy trình công nghệ MBR trong xử lý nước thải...........................12

Hình 1.3. Sơ đồ nguyên lý công nghệ xử lý nước thải giết mô của HUBER...........13
Hình 1.4. Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải giết mô gia súc thông dụng hiện nay......14
Hình 1.5. Các bước xử lý nước thải của DEWATS.................................................. 14
Hình 1.6. Sơ đồ nguyên lý hệ thống Gaslift - MBR................................................ 16
Hình 2.1. Hệ thống màng lọc cặn thô và bể điều hòa nước thải..............................22
3

Hình 2.2. Bể xử lý sinh học hiếu khí cho hệ thống quy mô 1m /ngày.................... 23
3

Hình 2.3. Hệ thống xử lý sinh học hoàn thiện của hệ thống quy mô 1m /ngày.......23
Hình 2.4. Các phần của bộ cấp khí nâng (ống kết nối với màng; máy nén khí và
đồng hồ đo lưu lượng khí)....................................................................................... 25
3

Hình 2.5. Hệ thống màng có khí nâng công suất 1m /ngày..................................... 25
3

Hình 2.6. Hệ thống Gaslift-MBR quy mô 1m /ngày hoàn thiện..............................26
Hình 2.7. Sơ đồ hệ thống Gaslift-MBR................................................................... 27
Hình 2.8. Các bước tìm điều kiện tối ưu cho hệ màng lọc....................................... 31
Hình 3.1. Hàm lượng sinh khối (MLVSS) của bể thiếu khí và bể hiếu khí.............33
Hình 3.2. Lưu lượng nước ra khỏi hệ màng (khi chưa cấp khí)............................... 34
Hình 3.3. Năng suất lọc của hệ màng (lưu lượng khí nâng Qkhí =0,2 l/ph)............36
Hình 3.4. Năng suất loc ̣ của hệ màng (Qkhí=0,5 l/ph)............................................ 36
Hình 3.5. Năng suất lọc của hệ thống màng (lưu lương ̣ khiń âng Qk = 0,2l/ph)......38
Hình 3.6. Năng suất loc ̣ của hê ̣thống màng (vâṇ tốc nước Vnước= 0,8m/s)..........38
Hình 3.7. Hiêụ quảcủa quátrinh̀ rửa màng bằng hóa chất vànước sach...................39
Hình 3.8. Hiêụ quảxử lýCOD của hê t ̣ hống............................................................. 41
Hình 3.9. So sánh hiệu quả xử lý COD giữa phương pháp keo tụ và phương pháp

Gaslift - MBR.......................................................................................................... 42
Hình 3.10. Hiêụ quảxử lýNitơ của hê ̣thống............................................................ 43


MỞ ĐẦU
Tại các nước phát triển, người dân có xu hướng sử dụng thịt đông lạnh do tính
tiện lợi của nó. Tuy nhiên, tại Việt Nam người dân vẫn có truyền thống tiêu dùng
chủ yếu các sản phẩm tự chế biến từ nguyên liệu tươi, đòi hỏi công suất các lò giết
mô phải lớn để cung ứng đủ thịt cho nhu cầu tiêu dùng của hơn 95 triệu dân. Hầu
hết các địa phương trong cả nước, đặc biệt là các tỉnh thành phố ở phía Bắc, phần
lớn gia súc lớn đều được giết mô theo cách thức giản đơn và tại chỗ, trong đó có các
lò giết mô hình thành tự phát ngay trong cộng đồng dân cư, hay thậm chí ngay tại
gia đình chăn nuôi [4].
Quy mô của các lò giết mô tại Việt Nam được chia thành 3 loại: quy mô lớn
(giết mô > 300 con/ngày), quy mô trung bình (giết mô từ 100-300 con/ngày), quy
mô nhỏ (giết mô < 100 con/ ngày) [3]. Nước thải ngành giết mô có hàm lượng lớn
chất hữu cơ, hàm lượng nitơ, vi khuẩn... không qua xử lý gây ra các tác động xấu tới
môi trường xung quanh, đặc biệt là sức khỏe con người [1]. Các lò giết mô tại nông
thôn và các thị trấn thường có quy mô nhỏ và hầu như không có hệ thống xử lý
nước thải tập trung. Bởi vậy, xử lý tại nguồn đang là một trong các giải pháp hợp lý
trong bối cảnh hiện nay. Tuy nhiên các giải pháp xử lý tại nguồn đang còn tồn tại
nhiều bất cập trong việc áp dụng thực tế cho các lò giết mô như đòi hỏi mặt bằng xử
lý lớn, hệ thống xử lý vận hành phức tạp, chi phí vận hành cao…Đây là một trong
những lý do khiến các lò giết mô hiện nay phần lớn không có hệ thống xử lý hoặc
có nhưng không hoạt động. Để khắc phục tình trạng này, việc nghiên cứu được một
hệ thống tiên tiến giải quyết được các bất cập trên là rất cần thiết.
Mô hình xử lý nước thải tích hợp sử dụng bể xử lý sinh học kết hợp với màng
lọc cấp khí nâng: tiết kiệm được chi phí xây dựng, chi phí vận hành, đặc biệt tiết
kiệm được diện tích đất. Với tính mới này sẽ giúp cho hệ thống vận hành đơn giản,
hiệu quả, kinh tế và gọn gàng phù hợp với điều kiện của các lò mô ở Việt Nam.

Trong bối cảnh đó, tôi đã thực hiện đề tài ―Nghiên cứu hi ệu quả xử lý chất ô
nhiễm hữu cơ trong nước thải giết mô lợn bằng công nghệ bể sinh học kết hợp
màng lọc có khí nâng (Gaslift-MBR)‖ nhằm thực hiện mục tiêu: Xây dựng và thiết

1


kế được mô hình công nghệ hiệu quả để xử lý nguồn nước thải giết mô lợn với quy
3

mô 1m /ngày.
Kết quả của nghiên cứu được kỳ vọng sẽ tạo ra một mô hình xử lý hiệu quả
thành phần gây ô nhiễm chính trong nước thải lò giết mô lợn là chất hữu cơ. Đồng
thời, đề tài cũng mở ra nhiều hướng nghiên cứu mới trên các loại nước thải khác
nhau, đặc biệt là nguồn thải có hàm lượng chất hữu cơ cao, góp phần vào công cuộc
bảo vệ môi trường và phát triển bền vững tại Việt Nam.

2


CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. Nguồn phát sinh và các phƣơng pháp xử lý nƣớc thải lòmô
1.1.1. Nguồn phát sinh
Trên thế giới hiện nay, để cung ứng đủ lượng thịt cho nhu cầu tiêu dùng ngày
một gia tăng của con người, đòi hỏi các cơ sở giết mô gia súc, gia cầm tại các địa
phương và các thành phố lớn trên thế giới phải hoạt động với công suất lớn. Theo
báo cáo hàng năm của OECD-FAO (2011), giá gia súc trong giai đoạn 2011 – 2020
trung bình sẽ cao hơn 30% so với thập kỷ trước. Giá cao và nhu cầu tăng lên đối với
tất cả các loại thịt làm gia tăng nguồn cung trong nước (OECD-FAO, 2012). Sản
xuất thịt hàng năm dự kiến sẽ tăng trưởng 22% từ năm 2006 đến năm 2016 trên toàn

thế giới [6]. Kết quả là lượng chất thải từ các cơ sở giết mô này thải ra môi trường
đang là một mối lo và cần phải được các cơ quan, nhà chức trách có thẩm quyền
quản lý nghiêm ngặt hơn nữa và quan trọng nhất là tìm ra hướng xử lý nguồn thải
này để giảm những tác động tiêu cực lên môi trường và sức khỏe con người.
Ở Việt Nam, phần lớn gia súc đều được giết mô theo cách thức giản đơn và tại

chỗ, trong các lò giết mô hình thành tự phát ngay trong cộng đồng dân cư, hay thậm
chí ngay tại gia đình chăn nuôi. Theo thống kê của Bộ Nông nghiệp và Phát triển
nông thôn năm 2014, hiện nay trong 53/64 tỉnh thành trên toàn quốc mới có khoảng
851 cơ sở giết mô đã được kiểm tra đánh giá, trên tông số 28285 cơ sở giết mô nhỏ
lẻ. Trong đó ở 12 tỉnh trọng điểm phía Bắc có khoảng 11485 cơ sở và chỉ có khoảng
59 cơ sở giết mô tập trung (chưa đến 1%) [6]. Với một lượng lớn chất thải phát sinh

trong quá trình giết mô cần được thu gom, xử lý thì chỉ có một số ít các nhà máy
chế biến thịt công nghiệp được quy hoạch tô chức với hệ thống xử lý nước thải và
chất thải theo tiêu chuẩn. Chủ yếu tại các thành phố lớn Hà Nội và Hồ Chí Minh.
Chất rắn phát sinh trong quá trình giết mô là phân, lòng, mề, ruột, xương...Ngoài
việc gây ra những ô nhiêm môi trường hiện hữu thì đây là nguồn chứa rất lớn các
loại vi khuẩn, vi rút, nấm ... gây hại cho sức khỏe con người cần được xử lý.
Trước thực trạng đó, một số cơ sở giết mô tập trung ở Tây Ninh, Trà Vinh,
Quảng Nam được xây dựng theo nhu cầu nhưng không còn phù hợp với quy hoạch

3


sử dụng đất, từ đó dẫn tới đầu tư không hợp lý, sử dụng, khai thác không hiệu quả,
hơn nữa công tác quản lý quy hoạch thiếu chặt chẽ gây nhiều bất cập. Ở các thành
phố, những cơ sở giết mô tập trung quy mô nhỏ, hoặc giết mô thủ công cá nhân,
nước phục vụ hoạt động giết mô lấy từ giếng khoan, nước ao, sau đó lại thải xuống
cống, ao, sông mà không qua xử lý, gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng [4].

Lợn

Trâu, bò

Làm choáng

Vận chuyển đễn chuồng nhốt

Mô thịt và lấy tiết
Mô trâu, bò
Máu, nước rửa
Máu, nước rửa

Dội nước sôi, cạo lông

Xẻ các bộ phận của trâu, bò

Nước rửa,
lông, da

Tách da, phân lọc nội tạng
Loại bỏ mỡ, xẻ, lọc thịt
Máu, thịt, da
thừa, nước rửa,
bạc nhạc, phân
…

Máu, mỡ, bầy
nhầy, da và
lông thừa, thịt,

nước rửa
Cắt bỏ chân

Phân loại, cân, vận chuyển
đến nơi tiêu thụ

Thui cạo và chải rửa
Pha thịt

Rút bỏ nội tạng
Phân loại và vận chuyển
Hệ thống xử lý nước thải

Hệ thống xử lý nước thải

Hình 1.1. Quy trình giết mổ gia súc và các chất thải phát sinh
Một số quy trình giết mô trâu, bò, lợn được thể hiện như Hình 1.1, phần lớn
các điểm giết mô gia súc đều không quan tâm đến công tác vệ sinh, khử trùng dụng

4


cụ giết mô, tiêu độc trước và sau giết mô, tiêu độc định kỳ khu giết mô chưa được
thực hiện. Bởi vậy nếu các vi khuẩn vi rút lan truyền qua nước thải và chất thải rắn
giết mô ra môi trường sẽ gây hại lớn tới sức khỏe người dân và môi trường sống ở
khu vực lân cận [7].
1.1.1.1. Các thành phần chính của nước thải lò giết mô
﷽ Thành phần vật lý:

Thành phần vật lý được xác định dựa trên các chỉ tiêu: màu sắc, mùi, nhiệt độ và

lưu lượng: nước thải mới có màu nâu hơi sáng, tuy nhiên thường là có màu xám có
vẩn đục. Nếu nước thải bị nhiễm khuẩn thì màu sắc sẽ thay đôi đáng kể; Mùi do các
khí sinh ra trong quá trình phân hủy các hợp chất hữu cơ hay do một số chất được
đưa thêm vào; Nhiệt độ nước thải thường cao hơn so với nguồn nước sạch ban đầu
do có sự gia nhiệt vào nước.
﷽ Thành phần hóa học:

Nước thải chứa các hợp chất hoá học dạng vô cơ, nhiều chất hữu cơ như phân,
nước tiểu và các chất thải khác như dầu, mỡ. Nước thải vừa xả ra thường có tính
kiềm, nhưng dần trở nên có tính axit vì thối rữa từ các chất hữu cơ từ động thực vật.
-

Các chất rắn

Tông các chất rắn có thể chia làm hai thành phần: chất rắn lơ lửng (có thể lọc
được) và chất rắn hòa tan (không lọc được). Các chất rắn lơ lửng bao gồm các chất
-4

không hòa tan ở dạng lơ lửng, kích thước lớn hơn 10 mm, có thể ở dạng huyền
phù. Các tạp chất bẩn dạng keo với kích thước dạng hạt trong khoảng 10
–6

10

–4

mm đến

mm. Các tạp chất nôi có trọng lượng riêng nhỏ hơn trọng lượng riêng của

nước. Ngoài ra, nước thải còn bao gồm các chất ô nhiễm dạng hòa tan có kích thước
-6

nhỏ hơn 10 mm, có thể ở dạng phân tử hoặc phân ly thành ion.
-

Các chất vô cơ

Nước thải lò mô và từ các xí nghiệp giết mô sản phẩm động vật luôn có một
2-

2-

lượng chất thải vô cơ như: ion SO4, NO3, NH4, Cl, PO4, Na, K….( SO4 , NO3 ,
-

Các chất hữu cơ

5


Những chất hữu cơ trong nước thải có thể chia thành các chất các-bon và các
chất nitơ. Các hợp chất chứa cacbon như xà phòng, hydro cacbon trong đó có cả
xenlulo…Các hợp chất chứa nitơ chủ yếu như ure, protein, amin, axit amin…
Chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học bao gồm các chất như hydro các-bon,
protein, chất béo…Đây là những chất gây ô nhiễm nước thải khu đô thị, từ ngành
công nghiệp chế biến thực phẩm, các nhà máy chế biến sữa, lò giết mô. Chất hữu cơ
tiêu thụ ôxy rất mạnh dẫn đến nguồn tiếp nhận bị suy thoái tài nguyên thủy sản và
giảm chất lượng nguồn cấp nước cho sinh hoạt. Để đánh giá lượng chất hữu cơ
trong chất thải thường sử dụng các thông số: nhu cầu oxy trong quá trình sinh hóa

(BOD) và nhu cầu oxy hóa học (COD)
-

Các chất khác

Các chất dầu mỡ có trọng lượng riêng thấp nên nôi trên bề mặt nước. Các chất
dầu mỡ phủ lên bề mặt của hệ thống xử lý chất thải như làm tắc đường ống, hệ
thống bơm và các màng chắn, làm giảm sự chuyển hóa ôxy và có thể làm suy giảm
nghiêm trọng đến hiệu quả của hệ thống xử lý bằng phương pháp hiếu khí.
﷽ Thành phần sinh học:

Nước thải nhiễm nhiều loại vi sinh vật, trong đó có nhiều loài vi khuẩn gây
bệnh, đặc biệt là về đường tiêu hóa, tả lị, thương hàn, ngộ độc thực phẩm. Trong
phân và nước thải của lò mô có chứa các loại vi khuẩn đường ruột như: E.coli,
Salmonenlla, Shigenlla, Proteus, Clostridium tetani... Ngoài ra trong phân và nước
thải gia súc còn chứa các loại trứng giun sán như: Fasiola hepatica, Fasiola
gigantica, Fasiola buski, Ascaris suum…[1]
Chất lượng về mặt vi sinh của nước thường được biểu thị bằng nồng độ của vi
khuẩn chỉ thị và về nguyên tắc đó là nhóm trực khuẩn (coliform). Thông số được sử
dụng rộng rãi nhất là chỉ số coli.
1.1.1.2. Hàm lượng các chất ô nhiễm trong nước thải giết mô
a) Tại các lò giết mô trên thế giới

Hầu hết nước thải lò giết mô được tạo ra trong sản xuất sản phẩm thịt do các
quá trình làm sạch: rửa thịt trước và sau khi giết mô động vật và rửa sàn nhà và các
trang thiết bị. Lượng nước tiêu thụ trong giết mô động vật cũng khác nhau: 1,6-9,0
6


3

3

3

m cho mỗi tấn thịt ngựa, 1,6-8,3 m cho mỗi tấn thịt lợn, 5,6-8,3 m cho mỗi tấn
3

thịt cừu, và 5,1-6,7 m cho mỗi tấn thịt gia cầm (Ủy ban châu Âu, 2005) [2]. Thành
phần chất hữu cơ trong nước thải ngành giết mô rất cao, dao động trong khoảng
1.000 – 10.000 mg/L [24]. Vì thế, việc xả nước thải này vào các nguồn nước đang là
một trong những vấn đề môi trường nghiêm trọng của các cơ sở giết mô hiện nay.
Dưới đây là một số đặc tính của nước thải lò giết mô theo các nghiên cứu trên
thế giới
Bảng 1.1. Đặc tính nước thải tại một số lò giết mổ trên thế giới

Thông số

pH
BOD
COD
TSS
TN
Amoni - N
Protein
Nguồn: (1) ) Massé, D.I và L. Masse [20]; (2 Pozo, R.D và V.Diez) [21]; (3) Kobya, M.

E và cộng sự [19]; (4) Rajeswari, K.V và cộng sự [23]; (5) Fuchs,W và cộng sự [16]
b) Tại các lò giết mô của Việt Nam

Hiện trạng ô nhiễm ở các làng giết mô hay các lò giết mô tập trung ở Việt
Nam hiện nay đang ở tình trạng báo động. Hàm lượng BOD, COD, SS của nước
thải giết mô trung bình lần lượt là 1800 mg/L, 2.700 mg/L và 810 mg/L; Lượng
3

coliform là 25.000x10 MPN/100 ml [13]. Ngoài ra nước thải giết mô còn chứa một
lượng lớn mầm bệnh như là vi khuẩn Samonella, Shigella, ký sinh trùng, amip,
nang bào, dư lượng thuốc trừ sâu, các độc chất…từ thức ăn của gia súc còn lại trong
phân và nội tạng.


7


Đặc tính của nước thải giết mô gia súc tại một số lò giết mô tại Việt Nam được
trình bày trong Bảng 1.2
Bảng 1.2. Đặc tính của nước thải giết mổ gia súc tại một số lò giết mổ tại
Việt Nam

Chỉ tiêu

Độ màu
pH
TSS
COD
o

BOD5 (20 C)
TN
TP

Amoni
PO4

P
Độ đục
3—

Tông dầu mỡ
khoáng
Coliform

Có thể nhận thấy về ngoại trừ thông số pH (nằm trong khoảng 6,4 – 8,0) là đáp
ứng Quy chuẩn Việt Nam 40: 2011 (cụ thể là 5,5 đến 9), còn lại các thông số khác
như TSS, COD, BOD5, TN, TP, amoni và coliform đều vượt quá nhiều lần so với
Quy chuẩn, đặc biệt là hàm lượng COD gấp QCVN từ 3,76 – 21,3 lần;
1.1.2. Các phương pháp xử lý nước thải giết mổ


Công nghệ xử lý tại nguồn chất thải lò giết mô hiện nay trên thế giới là khá đa
dạng, các phương pháp được sử dụng như là hóa lý, hóa học, cơ học, sinh học.
Công nghệ xử lý nước thải trên thế giới có thể được chia khái quát thành hai loại:
8


công nghệ xử lý truyền thống và công nghệ xử lý hiện đại. Một số các phương pháp
xử lý hiện đại có thể kể đến như màng kết hợp với bể sinh học (MBR), hoặc phương
pháp oxy hóa khử tiên tiến AOP, Fenton. Mỗi phương pháp có những ưu, nhược
điểm cũng như những đặc điểm và yêu cầu về nguồn xử lý rác thải và chi phí đầu tư
vận hành khác nhau.
Trước đây, ở một số các lò giết mô ở Bắc Mỹ (Mỹ, Canada) và một số các lò

giết mô ở Châu Âu có sử dụng hệ thống xử lý nước thải theo quy trình hóa lý: nước
thải → keo tụ → tuyển nôi. Hệ thống này có khả năng xử lý đến 90% COD và một
lượng lớn các chất hữu cơ như Nitơ và Photpho. Tuy nhiên theo khảo sát tại hơn
200 lò giết mô của Hoa Kỳ ở những năm thập kỷ 70 của thế kỉ trước, thì hệ thống

sử dụng hóa chất keo tụ này là một trong những hệ thống kém hiệu quả đầu tư nhất
tính theo giá tiền trên lượng BOD loại bỏ. Ngoài ra hệ thống này tạo ra một lượng
bùn thải có chứa hóa chất khá lớn, khó tái chế và đòi hỏi phải có các biện pháp để
xử lý tiếp theo [18].
Hiện nay trên thế giới, các công nghệ đang chuyển dần về khai thác ứng dụng
giải pháp công nghệ sinh học, do chúng thân thiện hơn với môi trường, ít sử dụng
hóa chất và không tạo ra các chất thải thứ cấp có thể gây ảnh hưởng tới môi trường.
Một số giải pháp điển hình như:
a) Giải pháp bể phản ứng sinh học hiếu khí

Ưu điểm lớn của dạng khai thác năng lực của hệ vi sinh vật hiếu khí là có thể
chuyển hóa hoàn toàn chất hữu cơ thành sản phẩm cuối là CO 2 và H2O. Bể phản
ứng sinh học hiếu khí là phương pháp khá cô điển, tuy nhiên có thể cho hiệu quả
khá cao. Bể phản ứng hiếu khí được áp dụng cho xử lý nước thải giết mô của lò giết
mô phía nam Quebec, Canada vào năm 1985. Với BOD đầu vào từ 1500-3000
mg/L, BOD đầu ra luôn nhỏ hơn 50 mg/L. Tuy nhiên, giải pháp này tiêu tốn nhiều
năng lượng vào khâu sục khí - khuấy trộn. Trong thực tiễn, các cơ sở xử lý nước
thải áp dụng giải pháp công nghệ hiếu khí này thường phối hợp với giải pháp phân
hủy kỵ khí, dưới dạng xây dựng đồng thời một (hay một số) bể hiếu khí nối tiếp
hoặc song song, với các bể lên men kỵ khí (triệt để hoặc ở chế độ vi hiếu khí) [18].

9


b) Giải pháp công nghệ phân hủy yếm khí treo bùn hoạt tính (UASB)

Phương pháp này có những ưu điểm là tiêu tốn ít năng lượng (do không phải
sục khí), có thể thu được khí sinh học (năng lượng), có khả xử lý nước thải có hàm
lượng BOD cao. Tuy nhiên, với phương pháp này khả năng phân hủy thường không
triệt để, thời gian lưu nước (xử lý) lâu hơn so với bể hiếu khí. Trong thực tiễn, giải
pháp phân hủy UASB này có thể áp dụng riêng rẽ để phân hủy sơ bộ nguồn nước
thải ô nhiễm cục bộ trong các nhà máy trước khi dẫn vào dòng thải chung, hay phối
hợp với giải pháp bể phản ứng hiếu khí nêu trên trong các hệ thống xử lý nước thải
với công suất xử lý đủ lớn, và có thể kết hợp thu khí sinh học [2].
c) Giải pháp thiết bị phản ứng khối tuần tự gián đoạn (SBR)

Đây là giải pháp khai thác năng lực phân hủy chất ô nhiễm của hệ vi sinh vật
trong bùn hoạt động xử lý gián đoạn khép kín theo mẻ, tuần tự qua sáu giai đoạn
chính nối tiếp nhau là: xử lý yếm khí, xử lý vi hiếu khí, xử lý hiếu khí, phản ứng
tương tác, lắng gạn và tách phân ly bùn. Ưu điểm của công nghệ này là giảm mức
tiêu hao năng lượng vận hành hơn so với dạng thiết bị phản ứng hiếu khí tích cực và
tiết kiệm diện tích xây dựng bể lắng thứ cấp. Tuy nhiên hiệu quả khai thác năng lực
thiết bị cấp khí hạn chế, do chỉ vận hành trong phần thời gian cần cung cấp ôxy cho
quá trình. Giải pháp này được sử dụng cho các lò giết mô trên khắp nơi trên thế
giới, trong đó có các lò giết mô ở các nước như Hoa Kỳ, Úc [2].
d) Giải pháp công nghệ lọc sinh học (Biofilter system):
Các thiết bị lọc sinh học hiếu khí thường gặp là dạng thùng lọc sinh học (với
nước thải được tưới chảy màng trên bề mặt vật liệu đệm /Trickling Filter system/;
hay dạng có thôi khí vào lớp vật liệu đệm cố định ngập trong nước thải/Aerated
Upflow Fixed Bed Reactor/; hoặc dạng có thôi khí vào lớp vật liệu đệm lơ lửng
trong nước thải/Aerated Moving Bed Reactor/) và dạng đĩa quay tiếp xúc (Rotating
biological Contractor). Dạng thiết bị lọc sinh học kỵ khí điển hình là màng lọc sinh
học kỵ khí cố định (Anaerobic Fixed Film Reactor) [2]. Các thiết bị phản ứng dạng
màng nêu trên thường được ứng dụng để xử lý cục bộ nước thải, hoặc đóng vai trò
là một công đoạn trong hệ thống xử lý hiếu khí - vi hiếu khí và/hoặc kỵ khí phối

hợp...
10


e) Công nghệ MBR

Trong những năm gần đây, công nghệ MBR đang được nôi lên như là một giải
pháp xử lý nước thải hiệu quả hơn hẳn so với công nghệ xử lý nước thải truyền
thống [2]. Công nghệ MBR là công nghệ kết hợp giữa bể sinh học và màng lọc
(thường là màng lọc ultra (UF) hoặc màng micro (MF)) (Hình 1.2). MBR có các
tính năng ưu việt so với các phương pháp truyền thống như:
- Thiết kế nhỏ gọn do không cần có bể lắng cấp hai dẫn đến giảm chi phí xây

dựng cơ bản và giải phóng mặt bằng, hệ quả là giảm phí thời gian không xác định,
tăng hiệu quả kinh tế.
- Do mật độ sinh khối trong bể phản ứng cao nên một mặt năng suất xử lý

tăng, thời gian lưu nước ngắn điều này đồng nghĩa với việc làm giảm thể tích khối
và không tốn chi phí xây dựng, bể khử trùng, giảm diện tích mặt bằng; mặt khác
thời gian cho phép lưu bùn lâu và phân huỷ bùn ngay trong bể phản ứng dẫn đến
giảm lượng và chi phí xử lí bùn thải, vì bùn thải là sản phẩm phụ không mong muốn
của bất kì quá trình xử lí sinh học nào [10]. Dễ điều chỉnh hoạt động sinh học. Loại
bỏ được tất cả các chất rắn và chất lơ lửng trong nước và chất lượng đầu ra không
còn vi sinh vật nên duy trì được nồng độ sinh khối cao trong bể sinh học bởi vậy
tăng hoạt động sinh học trong bể.
- Tăng cường chất lượng nước ra tới mức cao nhất hiện nay, đặc biệt về khía

cạnh các chỉ tiêu vi sinh, điều này cho phép tái sử dụng nước xử lí để giảm thiểu chi
phí nước sạch cho các mục đích công cộng như tưới cây, rửa phố, rửa xe …[17].
Công nghệ này loại bỏ được vi khuẩn, vi sinh vật có kích thước cực nhỏ, các

Coliform, E-Coli và cho chất lượng nước cao hơn so với công nghệ truyền thống.
- Quy trình công nghệ được điều khiển dễ dàng, tự động và được triển khai

dưới dạng modul cho công suất tùy nhu cầu với chế độ tự động hoá hợp lí, giảm
thiểu sự phụ thuộc vào người vận hành.

11


.

a) modul màng lọc được bố trí bên ngoài; và b) modul màng lọc được bố trí

bên trong bể sinh học [12]
Hình 1.2. Sơ đồ quy trình công nghệ MBR trong xử lý nước thải
Đã có rất nhiều các nghiên cứu về sử dụng công nghệ MBR trong xử lý nước
thải giết mô với hiệu suất xử lý tương đối cao. Trong quy mô phòng thí nghiệm,
nhóm tác giả Gurel và Buyukunko trong một nghiên cứu của mình năm 2011 đã
chứng minh việc sử dụng công nghệ MBR có thể xử lý tốt nước thải giết mô với
hiệu suất xử lý COD, tông các bon hữu cơ (TOC), tông nitơ và tông phốt-pho là
97%, 96%, 45% và 60%. Tương tự như vậy các nghiên cứu của nhóm tác giả
Saddoud và Sayadi (2007) và nhóm Jensen cùng các công sự (2015) đã đưa ra các
kết quả áp dụng công nghệ MBR cho xử lý nước thải giết mô trong phòng thí
nghiệm đạt 90-97% đối với SS, 44-90% đối với COD [15]. Công ty Tư vấn xử lý
môi trường HUBER của Đức thiết kế công nghệ xử lý nước thải cho các lò giết mô
với mô hình như sau [15]:

12

Tùy tiêu chuẩn nước mà hệ thống
MBR được sử dụng

Lưới chắn
rác
Bùn thải từ xử lý
hiếu khí

Bể biogas
(xử lý kỵ khí)

Hình 1.3. Sơ đồ nguyên lý công nghệ xử lý nước thải giết mổ của HUBER
Hệ thống này có sử dụng kết hợp giữa phương pháp hóa lý và phương pháp
màng kết hợp với bể sinh học (MBR). Chất lượng nước sau xử lý của hệ thống
MBR thường đạt tiêu chuẩn rất cao. Hiệu suất xử lý của hệ thống cho lò giết mô sau
xử lý hóa lý dầu mỡ loại bỏ được 80 - 90%, chất rắn lơ lửng 90%, BOD 70 - 80%.
Sau hệ thống MBR, việc loại bỏ của các thành phần có thể đạt tới hơn 99%.
Các phương pháp xử lý nước thải tại Việt Nam đã có rất nhiều thuận lợi do
được thừa hưởng từ nhiều nghiên cứu đi trước. Tuy nhiên, hầu hết các hệ thống hiện
nay được triển khai mang tính đối phó, không đạt tiêu chuẩn thải, khi sử dụng
những công nghệ đơn giản (như bể bùn hoạt tính) chỉ phù hợp cho xử lý những
nguồn nước thải có tải trọng ô nhiễm thấp vào áp dụng với nguồn nước thải đặc thù
này. Các công nghệ xử lý ngoài thực tiễn chưa đồng bộ, nhiều công đoạn xử lý, chi
phí vận hành cao, đòi hỏi diện tích lắp đặt lớn, đòi hỏi mức đầu tư lớn dẫn đến việc
vận hành đôi khi mang tính hình thức, đối phó, trong khi các đề tài nghiên cứu vẫn
chỉ là nghiên cứu, tính ứng dụng thực tế chưa cao và chưa đạt được hiệu quả ứng
dụng như mong muốn.


13